package com.berchen.算法.迪杰斯特拉算法;

import java.util.Arrays;

/**
 * 迪杰斯特拉算法
 * （求最短路径）
 */
public class Dijkstra {
    public static void main(String[] args) {
        char[] vertex={'A','B','C','D','E','F','G'};
        final int N=65535;
        int[][] matrix={
                {N,5,7,N,N,N,2},
                {5,N,N,9,N,N,3},
                {7,N,N,N,8,N,N},
                {N,9,N,N,N,4,N},
                {N,N,8,N,N,5,4},
                {N,N,N,4,5,N,6},
                {2,3,N,N,4,6,N}
        };
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
        graph.showGraph();
        graph.dijkstra(6);
        graph.showResult();
    }
}
class VisitedVertex{
    // 记录各个顶点是否访问过 1 访问过，0 未访问过 会动态更新
    public int[] already_arr;
    // 每个下标对应的值为前一个顶点下标，会动态更新。
    public int[] pre_visited;
    // 记录出发顶点到其他顶点的距离，比如G为出发顶点，就会记录G到其他顶点的距离，会动态更新，求的最短距离就会放入dis中。
    public int[] dis;

    /**
     *
     * @param length    顶点的个数
     * @param index     出发顶点的索引
     */
    public VisitedVertex(int length,int index) {
        this.already_arr=new int[length];
        this.pre_visited=new int[length];
        this.dis=new int[length];

        // 更改DIS
        Arrays.fill(dis,65535);
        already_arr[index]=1;   // 设置 出发顶点被访问过
        dis[index]=0;   // 设置出发顶点的访问距离为0
    }

    /**
     * 判断index顶点是否被访问过
     * @param index
     * @return  true 访问过  false 没有访问过
     */
    public boolean isVisited(int index){
        return already_arr[index]==1;
    }

    /**
     * 更新出发顶点到index顶点的距离
     * @param index 顶点索引
     * @param len   距离
     */
    public void updateDis(int index,int len){
        dis[index]=len;
    }

    /**
     * 更新pre顶点的前驱为index的节点
     * @param pre       顶点
     * @param index     顶点的前驱节点
     */
    public void updatePreVisited(int pre,int index){
        pre_visited[pre]=index;
    }

    /**
     * 功能：返回出发顶点到index顶点的距离
     * @param index
     */
    public int getDis(int index){
        return dis[index];
    }

    /**
     * 功能：继续选择并访问新的节点，比如这里的G完后，就是A点作为新的访问节点（注意不是出发节点）
     * @return
     */
    public int updateArr(){
        int min=65535,index=0;
        for(int i =0;i<already_arr.length;i++){
            if(already_arr[i]==0&&dis[i]<min){
                min=dis[i];
                index=i;
            }
        }
        // 更新index顶点被访问过
        already_arr[index]=1;
        return index;
    }

    /**
     * 功能：显示最后的结果 输出三个数组
     */
    public void showResult(){
        System.out.println(Arrays.toString(already_arr));
        System.out.println(Arrays.toString(pre_visited));
        System.out.println(Arrays.toString(dis));
    }
}
class Graph{

    private char[] vertex;  // 顶点
    private int[][] matrix; // 邻接矩阵
    private VisitedVertex vv;   // 已经访问的顶点的集合

    public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
        this.vertex = vertex;
        this.matrix = matrix;
    }

    /**
     * 功能：迪杰斯特拉算法实现
     * @param index 表示出发顶点对应的下标
     */
    public void dijkstra(int index){
        this.vv=new VisitedVertex(vertex.length,index);
        update(index);  // 更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
        for (int j=0;j<vertex.length;j++){
            index=vv.updateArr();   // 选择并返回新的访问顶点
            update(index);  // 更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
        }
    }
    public void showResult(){
        vv.showResult();
    }


    /**
     * 功能：更新index下标顶点到周围顶点的距离和周围顶点的前驱顶点
     * @param index
     */
    public void update(int index){
        int len=0;
        // 根据遍历临界矩阵的matrix[index] 行
        for(int j=0;j<matrix[index].length;j++){
            len=vv.getDis(index)+matrix[index][j];// 获取出发顶点到index的距离+从index到j的顶点的距离
            // 如果j这个顶点没有被访问过 并且这个len小于出发顶点到j顶点的距离
            if(vv.isVisited(j)&&len<vv.getDis(j)){
                // 更新
                vv.updatePreVisited(j,index);   // 更新j顶点的前驱为index顶点
                vv.updateDis(j,len);            // 更新出发顶点到j顶点的距离
            }
        }
    }
    /**
     * 显示图
     */
    public void showGraph() {
        System.out.print("   ");
        for (char c : vertex) {
            System.out.printf("%10c\t", c);
        }
        System.out.println();
        int count = 0;
        for (int[] i : matrix) {
            System.out.print(vertex[count++] + "  ");
            for (int value : i) {
                System.out.printf("%10d\t", value);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
